Bakteri hücre tablosunun yapıları. Mikroorganizmaların morfolojisi
Prokaryotik (bakteriyel) bir hücre ile ökaryotik bir hücre arasındaki temel farklar şunlardır: resmi bir çekirdeğin (yani nükleer membranın) yokluğu, hücre içi zarların, nükleollerin, Golgi kompleksinin, lizozomların ve mitokondrinin yokluğu.
ana yapılar bakteri hücresişunlardır:
nükleoid - 1 DNA molekülü ile temsil edilen, bir halka içinde kapalı ve süper sarmal (gevşek bir top halinde bükülmüş) ile temsil edilen bir bakteri hücresinin kalıtsal (genetik) bir materyalidir. DNA'nın uzunluğu yaklaşık 1 mm'dir. Bilgi miktarı yaklaşık 1000 gendir (özellikler). Nükleoid, sitoplazmadan bir zar ile ayrılmaz.
Sitoplazma bir kolloiddir, yani. sulu protein çözeltisi, karbonhidratlar. Ribozomların, kapanımların, plazmitlerin bulunduğu lipidler, mineraller.
Protein sentezi ribozomlarda gerçekleşir. Prokaryotların ribozomları, ökaryotik olanlardan daha küçük boyutlarda (70 S) farklıdır.
Kapanımlar, bir bakteri hücresinin yedek besinlerinin yanı sıra pigment birikimleridir. Yedek besinler şunları içerir: volutin granülleri (inorganik polifosfat), glikojen, granüloza, nişasta, yağ damlaları, pigment birikimleri, kükürt, kalsiyum. İnklüzyonlar genellikle bakteriler zengin topraklarda büyüdüğünde oluşur. besin ortamı ve açlıktan kaybolur.
Hücre zarı - sitoplazmayı sınırlar. Çift katmanlı fosfolipidler ve gömülü zar proteinlerinden oluşur. CM'ler, bariyer ve taşıma işlevlerine ek olarak, bir metabolik aktivite merkezinin rolünü oynar (ökaryotik hücrenin aksine). Temel maddelerin hücreye taşınmasından sorumlu zar proteinlerine permeaz denir. CM'nin iç yüzeyinde enzim toplulukları vardır, yani. enerji taşıyıcılarının sentezinden sorumlu enzim moleküllerinin düzenli birikimleri - ATP molekülleri. CM, sitoplazmada mezozom adı verilen invaginasyonlar oluşturabilir.İki tip mezozom vardır:
Septal - hücre bölünmesi sürecinde enine bölümler oluşturur.
Yanal - CM'nin yüzeyini arttırmaya ve metabolik süreçlerin hızını arttırmaya hizmet eder.
Nükleoid, CP ve CM bir protoplast oluşturur.
Bakterilerin ayırt edici özelliklerinden biri, yoğun metabolizmanın sonucu olan çok yüksek hücre içi ozmotik basınçtır (5 ila 20 atm). Bu nedenle ozmotik şoktan korunmak için bakteri hücresi güçlü bir hücre duvarı ile çevrilidir.
Hücre duvarının yapısına göre tüm bakteriler 2 gruba ayrılır: Tek katmanlı hücre duvarına sahip - Gram pozitif. İki katmanlı hücre duvarına sahip olmak - Gram negatif. Gram+ ve Gram- adlarının kendi tarihleri vardır. 1884'te Danimarkalı mikrobiyolog Hans Christian Gram, mikropları boyamak için orijinal bir yöntem geliştirdi ve bunun sonucunda bazı bakterilerin boyanmasıyla ortaya çıktı. Mavi renk(gram+) ve diğerleri kırmızı (gram-). Gram yöntemine göre bakterilerin farklı renklendirilmesinin kimyasal temeli, nispeten yakın zamanda - yaklaşık 35 yıl önce - aydınlatıldı. G- ve G+ bakterilerinin farklı hücre duvarı yapılarına sahip olduğu ortaya çıktı. G+ bakterilerinin hücre duvarının yapısı. G+ bakterilerinin hücre duvarının temeli 2 polimerden oluşur: peptidoglikan ve teikoik asitler. Peptidoglikan, değişen muramik asit ve asetilglukozamin kalıntılarına sahip doğrusal bir polimerdir. Bir tetrapeptid (protein), muramik aside kovalent olarak bağlanır. Peptidoglikan iplikleri, peptitler aracılığıyla birbirine bağlanır ve hücre duvarının temeli olan güçlü bir çerçeve oluşturur. Peptidoglikan iplikleri arasında başka bir polimer - teikoik asitler (gliserol TK ve ribitol TK) - bir polifosfat polimeri bulunur. Teikoik asitler hücre duvarının yüzeyine etki eder ve G+ bakterilerinin ana antijenleridir. Ek olarak, Mg ribonükleat, G+ bakterilerinin hücre duvarında bulunur. G-bakterilerinin duvarı 2 katmandan oluşur: iç katman, tek veya çift katmanlı bir peptidoglikan (ince katman) ile temsil edilir. Dış katman, lipopolisakkaritler, lipoprotein, proteinler, fosfolipitlerden oluşur. Tüm G-bakterilerinin LPS'leri toksik ve eşik özelliklere sahiptir ve endotoksinler olarak adlandırılır.
Penisilin gibi belirli maddelere maruz kaldığında peptidoglikan tabakasının sentezi bozulur. Aynı zamanda, G+ bakterilerinden bir protoplast ve G-bakterilerinden bir sferoplast oluşur (çünkü hücre duvarının dış tabakası korunur).
Belirli yetiştirme koşulları altında, hücre duvarı olmayan hücreler büyüme ve bölünme yeteneğini korur ve bu tür formlara L-formları denir (bu fenomenin keşfedildiği Lister Enstitüsü'nün adından sonra). Bazı durumlarda hücre duvarının sentezini engelleyen faktörün ortadan kaldırılmasından sonra L formları orijinal formlarına dönüşebilmektedir.
Birçok bakteri, hücre duvarının dışında biriken, bakteri hücresini bir mukus kılıfı ile çevreleyen mukopolisakkaritlerden oluşan bir mukus maddesi sentezler. Bu bir kapsül. Kapsülün işlevi bakterileri fazositozdan korumaktır.
Bir bakteri hücresinin yüzey yapıları.
Substrata (yapışma) bağlanma organları pili (fimbria) veya kirpiklerdir. Hücre zarından başlarlar. Pilin proteininden oluşur. Pili sayısı 1 hücre başına 400'e ulaşabilir.
İletim organları kalıtsal bilgi– F-içti veya seks-içti. F hapları, yalnızca hücre plazmide tuhafsa oluşur, çünkü F-pili proteinleri, plazmit DNA'yı kodlar. Başka bir bakteri hücresine bağlanan ince uzun bir tüptürler. Oluşan kanaldan plazmit komşu bakteri hücresine geçer.
Hareket organları - flagella - spiral ipliklerdir. Uzunlukları çaplarını 10 veya daha fazla kez aşabilir. Flagella, flagellin proteininden oluşur. Flagellum'un tabanı, bazal gövde yoluyla hücre zarına bağlanır. Bazal gövde, dönerken dönme hareketini kamçıya ileten bir halka sisteminden oluşur. Flagellum'un konumuna göre, bakteriler mono-, lopho-, amphi-, peritrik olarak ayrılır.
Temel organeller şunlardır: nükleer aparat, sitoplazma, sitoplazmik zar.
İsteğe bağlı(küçük) yapısal elemanlar Anahtar kelimeler: hücre duvarı, kapsül, sporlar, pili, flagella.
1. Bakteri hücresinin merkezinde nükleoid- çoğunlukla halka şeklindeki bir kromozomla temsil edilen bir nükleer oluşum. Çift sarmallı bir DNA dizisinden oluşur. Nükleoid, sitoplazmadan bir nükleer zar ile ayrılmaz.
2.sitoplazma- çeşitli metabolik kökenli inklüzyonları (volutin, glikojen, granüloza, vb.), ribozomları ve protein sentezleme sisteminin diğer elemanlarını, plazmitleri (ekstranükleoid DNA) içeren karmaşık bir kolloidal sistem, mezozomlar(sitoplazmik zarın sitoplazmaya girmesi sonucu oluşur, enerji metabolizmasına, sporülasyona, bölünme sırasında hücreler arası septumun oluşumuna katılır).
3.Sitoplazmik membran sitoplazmayı dışarıdan sınırlar, üç katmanlı bir yapıya sahiptir ve bir dizi önemli işlevi yerine getirir - bariyer (ozmotik basınç oluşturur ve korur), enerji (birçok enzim sistemi içerir - solunum, redoks, elektron transferi yapar), taşıma (transfer) hücre içine ve hücreden çeşitli maddelerin).
4.hücre çeperi- çoğu bakteride bulunur (mikoplazmalar, akoleplazmalar ve gerçek bir hücre duvarına sahip olmayan diğer bazı mikroorganizmalar hariç). İçerisindeki varlığı ile başta mekanik koruma ve kalıcı hücre şekli sağlamak olmak üzere bir takım fonksiyonlara sahiptir. büyük ölçüde bakterilerin ilişkili antijenik özellikleri. Dışı daha plastik, içi sert olmak üzere iki ana katmandan oluşur.
Sadece bakterilere özgü olan hücre duvarının ana kimyasal bileşimi - peptidoglikan(murik asitler). Yapısından ve kimyasal bileşim bakterilerin hücre duvarı, bakterilerin taksonomisi için önemli bir özelliğe bağlıdır - Gram boyama ile ilişkisi. Buna göre, iki büyük grup ayırt edilir - gram-pozitif ("gram +") ve gram-negatif ("gram -") bakteriler. Gram pozitif bakterilerin duvarı, Gram boyamadan sonra iyot kompleksini korur. Çiçek moru(mavi renkli) mor), Gram negatif bakteriler tedaviden sonra bu kompleksi ve karşılık gelen rengi kaybeder ve fuksin ile boyanarak pembeye boyanır.
Gram pozitif bakterilerin hücre duvarının özellikleri.
Peptidoglikan ve teikoik asitlerin hakim olduğu güçlü, kalın, karmaşık olmayan bir şekilde organize edilmiş hücre duvarı, lipopolisakarit (LPS) yoktur, genellikle diaminopimelik asit yoktur.
Gram negatif bakterilerin hücre duvarının özellikleri.
Hücre duvarı gram pozitif bakterilerden çok daha incedir, LPS, lipoproteinler, fosfolipidler, diaminopimelik asit içerir. Daha karmaşıktır - bir dış zar vardır, bu nedenle hücre duvarı üç katmanlıdır.
Peptidoglikanı yok eden enzimlerle gram pozitif bakterileri işlerken, hücre duvarından tamamen yoksun yapılar vardır - protoplastlar. Gram negatif bakterilerin lizozim ile tedavisi, dış zarı tamamen tahrip etmeden sadece peptidoglikan tabakasını yok eder; bu tür yapılar denir sferoplastlar. Protoplastlar ve sferoplastlar küresel bir şekle sahiptir (bu özellik ozmotik basınçla ilişkilidir ve tüm hücresiz bakteri formlarının özelliğidir).
L-formları bakteri.
Bakteri hücresini olumsuz etkileyen bir takım faktörlerin (antibiyotikler, enzimler, antikorlar vb.) L- dönüşüm hücre duvarının kalıcı veya geçici kaybına yol açan bakteriler. L-dönüşüm sadece bir değişkenlik biçimi değil, aynı zamanda bakterilerin olumsuz varoluş koşullarına adaptasyonudur. Antijenik özelliklerin değişmesi (O- ve K-antijenlerinin kaybı), virulansın azalması ve diğer faktörlerin bir sonucu olarak, L-formları uzun süre kalabilme yeteneği kazanır ( ısrar etmek) konakçı organizmada, yavaş bir bulaşıcı süreci sürdürmek. Hücre duvarının kaybı, L-formlarını antibiyotiklere, antikorlara ve uygulama noktası bakteri hücre duvarı olan çeşitli kemoterapötik ajanlara karşı duyarsız hale getirir. Dengesiz L-şekilli tersi hücre duvarına sahip klasik (orijinal) bakteri formlarına dönüştürülür. Ayrıca bakterilerin stabil L formları vardır, hücre duvarının olmaması ve bunları klasik bakteri formlarına çevirememe durumu genetik olarak sabittir. Birçok yönden mikoplazmalara ve diğerlerine çok benzerler. yumuşakçalar- taksonomik bir özellik olarak hücre duvarının bulunmadığı bakteriler. En küçük prokaryotlar olan mikoplazmalarla ilgili mikroorganizmaların hücre duvarı yoktur ve tüm bakteriyel duvarsız yapılar gibi küresel bir şekle sahiptir.
Bakterilerin yüzey yapılarına(isteğe bağlı, hücre duvarı gibi), şunları içerir: kapsül, flagella, mikrovilli.
Kapsül veya mukus tabakası bir dizi bakterinin kabuğunu çevreler. tahsis mikrokapsül, bir mikrofibril tabakası şeklinde elektron mikroskobu ile tespit edilir ve makrokapsülışık mikroskobu ile tespit edildi. Kapsül koruyucu bir yapıdır (öncelikle kurumaya karşı), bazı mikroplarda bir patojenite faktörüdür, fagositozu önler ve koruyucu reaksiyonların ilk aşamalarını - tanıma ve emilim - engeller. saat saprofitler kapsüller dış ortamda, patojenlerde, daha sık olarak konakçı organizmada oluşur. Kapsüllerin kimyasal bileşimlerine bağlı olarak renklendirilmesi için çeşitli yöntemler vardır. Kapsül genellikle polisakkaritlerden oluşur (en yaygın renk Guinsu), daha az sıklıkla - polipeptitlerden.
kamçı. Hareketli bakteriler kayan (dalga benzeri kasılmalar sonucunda katı bir yüzey üzerinde hareket eden) veya yüzen, filamentli spiral olarak bükülmüş protein nedeniyle hareket eden olabilir ( kamçılı kimyasal bileşime göre) oluşumlar - flagella.
Flagella'nın yeri ve sayısına göre, bir dizi bakteri türü ayırt edilir.
1. Monotrik - bir kutup kamçısı var.
2. Lofotrichous - kutupsal bir flagella demeti var.
3. Amfitrik - taban tabana zıt kutuplarda kamçılıdır.
4. Peritrik - bakteri hücresinin tüm çevresi boyunca kamçıya sahiptir.
Bakterilerde amaçlı hareket kabiliyeti (kemotaksi, aerotaksi, fototaksi) genetik olarak belirlenir.
Fimbria veya kirpikler- Bakterilerin substratlara (örneğin, mukoza zarının yüzeyine) eklendiği çok sayıda bakteri hücresini çevreleyen kısa filamentler. Böylece fimbrialar yapışma ve kolonizasyon faktörleri.
F-içilen (doğurganlık faktörü)- aparat bakteri konjugasyonu, küçük miktarlarda ince protein villusları şeklinde bulunur.
Endosporlar ve sporülasyon.
sporlanma- olumsuz çevre koşullarında belirli bakteri türlerini korumanın bir yolu. endosporlar sitoplazmada oluşur, düşük metabolik aktiviteye ve yüksek dirence sahip hücrelerdir ( direnç) kurutma, kimyasal faktörlerin etkisi, Yüksek sıcaklık ve diğer olumsuz faktörler çevre. Işık mikroskobu genellikle sporları tespit etmek için kullanılır. Orzeshko'ya göre. Yüksek direnç, yüksek içerikle ilişkilidir dipikolinik asidin kalsiyum tuzu spor kabuğunda. Farklı mikroorganizmalardaki sporların yeri ve boyutu farklıdır, bu da ayırıcı tanı (taksonomik) değerine sahiptir. Sporların “yaşam döngüsünün” ana aşamaları sporlanma(hazırlık aşamasını, spor öncesi aşamayı, kabuğun oluşumunu, olgunlaşmayı ve uyku halini içerir) ve çimlenme vejetatif bir formun oluşumu ile sona erer. Sporülasyon süreci genetik olarak belirlenir.
Kültürlenmemiş bakteri formları.
Spor oluşturmayan birçok gram-negatif bakteri türü, özel bir adaptif duruma sahiptir - ekilmemiş formlar. Düşük metabolik aktiviteye sahiptirler ve aktif olarak çoğalmazlar; yoğun besin ortamında koloniler oluşturmazlar, ekinler sırasında tespit edilmezler. Son derece dayanıklıdırlar ve birkaç yıl yaşayabilirler. Klasik tarafından algılanmadı bakteriyolojik yöntemler, sadece genetik yöntemlerle tespit edilir ( polimeraz zincir reaksiyonu - PCR).
Bakteri hücresinin yapısı
Çoğu bakterinin sitoplazması zarlarla çevrilidir: bir hücre duvarı, bir sitoplazmik zar ve bir kapsül (mukus) tabakası. Bu yapılar metabolizmada görev alır, gıda ürünleri hücre zarlarından içeri girer ve metabolik ürünler atılır. Hücreyi zararlı çevresel faktörlerin etkisinden korurlar, hücrenin yüzey özelliklerini büyük ölçüde belirlerler (yüzey gerilimi, elektrik şarjı, ozmotik durum, vb.). Canlı bir bakteri hücresindeki bu yapılar sürekli fonksiyonel etkileşim halindedir.
hücre çeperi. Bakteri hücresi, bir hücre duvarı ile dış ortamdan ayrılır. Kalınlığı 10-20 nm'dir, kütlesi hücre kütlesinin %20-50'sine ulaşır. Bu, hücre şeklinin sabitliğini, yüzey yükünü, anatomik bütünlüğünü, fajları adsorbe etme yeteneğini, bağışıklık reaksiyonlarına katılımı, hücre ile teması belirleyen karmaşık çok işlevli bir sistemdir. dış ortam ve olumsuz dış etkilerden korunma. Hücre duvarı elastikiyete ve yeterli güce sahiptir, 1-2 MPa hücre içi basınca dayanır.
Hücre duvarının ana bileşenleri şunlardır: peptidoglikanlar(glikopeptidler, mukopeptidler, mureinler, glikozaminopeptidler) sadece prokaryotlarda bulunur. Spesifik bir peptidoglikan heteropolimer, 1 oranında β-1-4-glikosidik bağlar, diaminopimelik asit (DAP), D-glutamik asit, L- ve D-alanin ile birbirine bağlanan N-asetilglukozamin ve N-asetilmuramik asitin değişen kalıntılarından oluşur. :1:1:1:2. Peptidoglikanların alt birimlerini birleştiren glikosidik ve peptit bağları, onlara moleküler bir ağ veya torba yapısını verir. Teikoik asitler, polipeptitler, lipopolisakkaritler, lipoproteinler vb. Prokaryotların hücre duvarının murein ağına da dahildir.Hücre duvarı katıdır ve bakteri duvarının şeklini belirleyen bu özelliktir. Hücre duvarı, metabolik ürünlerin taşındığı küçük gözeneklere sahiptir.
gram boyama. Kimyasal bileşime bağlı olarak çoğu bakteri iki gruba ayrılır. Bu özellik ilk olarak 1884 yılında Danimarkalı fizikçi H. Gram tarafından fark edildi. İşin özü, bakteriler centiyana menekşesi (kristal menekşe, metil menekşe, vb.) ile boyandığında, bazı bakterilerde iyotlu boyanın, alkolle muamele edildiğinde hücreler tarafından tutulan bir bileşik oluşturmasıdır. Bu tür bakteriler mavi-mor renklidir ve gram pozitif (Gr +) olarak adlandırılır. Rengi bozulmuş bakteriler gram negatiftir (Gr -), zıt bir boya (macenta) ile zıt boyanırlar. Gram boyama tanısaldır, ancak yalnızca hücre duvarına sahip prokaryotlar için.
Gram pozitif bakterilerin yapısı ve kimyasal bileşimi, gram negatif olanlardan önemli ölçüde farklıdır. Gram pozitif bakterilerde hücre duvarı daha kalın, homojen, amorftur, teikoik asitlerle ilişkili çok miktarda murein içerir. Gram negatif bakterilerde hücre duvarı daha incedir, tabakalıdır, az murein içerir (%5-10), teikoik asit yoktur.
Tablo 1.1 Gr+ ve Gr- bakterilerinin kimyasal bileşimi
bakteri- Dünyadaki en eski organizmalardan biri. Yapılarının basitliğine rağmen, olası tüm habitatlarda yaşarlar. Çoğu toprakta bulunur (1 gram toprak başına birkaç milyara kadar bakteri hücresi). Havada, suda, yiyeceklerde, vücutların içinde ve canlıların vücutlarında birçok bakteri bulunur. Bakteriler, diğer organizmaların yaşayamayacağı yerlerde (buzullarda, volkanlarda) bulunmuştur.
Genellikle bir bakteri bir hücredir (kolonyal formlar olmasına rağmen). Ayrıca, bu hücre çok küçüktür (mikron fraksiyonlarından birkaç on mikrona kadar). Ancak bakteri hücresinin ana özelliği, hücre çekirdeğinin olmamasıdır. Başka bir deyişle, bakteriler ait prokaryotlar.
Bakteriler hareketli ve hareketsizdir. Hareketsiz formlarda, flagella yardımı ile hareket gerçekleştirilir. Birkaç tane olabilir veya sadece bir tane olabilir.
hücreler farklı şekiller bakteriler şekil olarak büyük ölçüde değişebilir. Küresel bakteriler var ( kok), Çubuk şekilli ( basil) virgülle benzer ( vibriolar), bükülmüş ( spiroketler, spirilla) ve benzeri.
Bakteri hücresinin yapısı
Birçok bakteri hücresinin sahip olduğu mukus kapsülü. Koruyucu bir işlev gerçekleştirir. Özellikle hücrenin kurumasını engeller.
Bitki hücreleri gibi bakteri hücreleri de hücre çeperi. Ancak bitkilerden farklı olarak yapısı ve kimyasal bileşimi biraz farklıdır. Hücre duvarı karmaşık karbonhidrat katmanlarından oluşur. Yapısı, çeşitli maddelerin hücre içine girmesine izin verecek şekildedir.
Hücre duvarının altında Sitoplazmik membranna.
Bakteriler prokaryottur çünkü hücrelerinde çekirdek yoktur. Ayrıca ökaryotik hücrelerin karakteristik kromozomlarından yoksundurlar. Kromozom sadece DNA değil aynı zamanda protein de içerir. Bakterilerde kromozomları sadece DNA'dan oluşur ve dairesel bir moleküldür. Bakterilerin bu genetik aygıtına denir. nükleoid. Nükleoid, doğrudan sitoplazmada, genellikle hücrenin merkezinde bulunur.
Bakterilerin gerçek mitokondrileri ve bir dizi başka hücre organeli (Golgi kompleksi, endoplazmik retikulum) yoktur. İşlevleri, hücre sitoplazmik zarının invajinasyonu ile gerçekleştirilir. Bu tür girintilere denir mezozomlar.
sitoplazma vardır ribozomlar yanı sıra çeşitli organik dahil etme: proteinler, karbonhidratlar (glikojen), yağlar. Ayrıca bakteri hücreleri çeşitli pigmentler. Bazı pigmentlerin varlığına veya yokluğuna bağlı olarak bakteriler renksiz, yeşil, mor olabilir.
bakteri beslenmesi
Bakteriler, Dünya'daki yaşamın oluşumunun şafağında ortaya çıktı. Farklı yeme biçimlerini "keşfeden" onlardı. Ancak daha sonra, organizmaların karmaşıklığı ile iki büyük krallık açıkça göze çarpıyordu: Bitkiler ve Hayvanlar. Öncelikle yemek yeme biçimleriyle birbirlerinden farklıdırlar. Bitkiler ototroftur ve hayvanlar heterotroftur. Bakterilerde her iki beslenme türü de bulunur.
Beslenme, bir hücrenin veya organizmanın gerekli organik maddeleri elde etmesinin bir yoludur. Dışarıdan elde edilebilirler veya bağımsız olarak sentezlenebilirler. inorganik maddeler.
ototrofik bakteri
Ototrofik bakteri sentezler organik madde inorganikten. Füzyon işlemi enerji gerektirir. Ototrofik bakterilerin bu enerjiyi nereden aldıklarına bağlı olarak fotosentetik ve kemosentetik olarak ikiye ayrılırlar.
fotosentetik bakteri radyasyonunu yakalayarak güneşin enerjisini kullanın. Bu konuda bitkilere benzerler. Bununla birlikte, bitkiler fotosentez sırasında oksijeni serbest bırakırken, çoğu fotosentetik bakteri bunu yapmaz. Yani bakteriyel fotosentez anaerobik. Ayrıca, bakterilerin yeşil pigmenti, bitkilerin benzer pigmentlerinden farklıdır ve denir. bakteriyoklorofil. Bakterilerde kloroplast yoktur. Çoğu fotosentetik bakteri su kütlelerinde (taze ve tuzlu) yaşar.
kemosentetik bakteri inorganikten organik maddelerin sentezi için, çeşitli enerji kimyasal reaksiyonlar. Enerji tüm tepkimelerde değil, yalnızca ekzotermik tepkimelerde açığa çıkar. Bu reaksiyonların bazıları bakteri hücrelerinde gerçekleşir. yani nitrifikasyon bakterileri Amonyak nitrit ve nitrata oksitlenir. demir bakterileri demirli demiri okside okside eder. hidrojen bakterileri hidrojen moleküllerini oksitler.
heterotrofik bakteri
Heterotrofik bakteriler, organik maddeleri inorganik olanlardan sentezleyemezler. Bu nedenle onları çevreden almak zorunda kalırlar.
Diğer organizmaların (ölü bedenler dahil) organik kalıntılarıyla beslenen bakterilere denir. saprofit bakteri. Başka bir şekilde, onlara paslandırıcı bakteri denir. Toprakta, humusu daha sonra bitkiler tarafından kullanılan inorganik maddelere ayrıştırdıkları bu tür birçok bakteri vardır. Laktik asit bakterileri şekerlerle beslenir ve onları laktik aside dönüştürür. Butirik asit bakterileri organik asitleri, karbonhidratları, alkolleri butirik aside ayrıştırır.
Nodül bakterileri bitkilerin köklerinde yaşar ve canlı bir bitkinin organik maddesiyle beslenir. Ancak havadaki azotu sabitleyerek bitkiye sağlarlar. Yani, bu durumda bir simbiyoz var. Diğer heterotroflar ortakyaşam bakterisi hayvanların sindirim aparatında yaşar, yiyecekleri sindirmeye yardımcı olur.
Solunum sürecinde, organik maddelerin yok edilmesi, enerjinin salınmasıyla gerçekleşir. Bu enerji daha sonra çeşitli yaşam süreçlerine (örneğin hareket) harcanır.
Etkili yol enerji oksijen solunumudur. Ancak bazı bakteriler oksijensiz enerji elde edebilirler. Böylece aerobik ve anaerobik bakteriler vardır.
aerobik bakteri oksijene ihtiyaç vardır, bu nedenle oksijenin bulunduğu yerlerde yaşarlar. Oksijen, organik maddelerin karbondioksit ve suya oksidasyonunda rol oynar. Bu tür bir solunum sürecinde, bakteriler nispeten büyük miktarda enerji alırlar. Bu solunum yöntemi, organizmaların büyük çoğunluğunun karakteristiğidir.
anaerobik bakteri nefes almak için oksijene ihtiyaç duymazlar, bu nedenle oksijensiz bir ortamda yaşayabilirler. Enerjilerini onlardan alırlar. fermantasyon reaksiyonları. Bu method oksidasyon etkisizdir.
Bakteri üremesi
Çoğu durumda, bakteriler hücrelerini ikiye bölerek çoğalırlar. Bu, dairesel DNA molekülünün iki katına çıkmasından önce gelir. Her yavru hücre bu moleküllerden birini alır ve bu nedenle ana hücrenin (klon) genetik bir kopyasıdır. Böylece bakteriler, eşeysiz üreme.
Uygun koşullar altında (yeterli besin maddeleri ve uygun çevre koşulları ile), bakteri hücreleri çok hızlı bölünür. Böylece bir bakteriden günde yüz milyonlarca hücre oluşturulabilir.
Bakteriler eşeysiz olarak üremelerine rağmen, bazı durumlarda sözde cinsel süreç, şeklini alan çekimler. Konjugasyon sırasında iki farklı bakteri hücresi birbirine yaklaşır, sitoplazmaları arasında bir bağlantı kurulur. Bir hücrenin DNA'sının bir kısmı ikincisine, ikinci hücrenin DNA'sının bir kısmı birincisine gider. Böylece bakterilerde cinsel süreç sırasında genetik bilgi alışverişi gerçekleşir. Bazen, bu durumda, bakteriler DNA parçalarını değil, tüm DNA moleküllerini değiştirir.
bakteri sporları
Bakterilerin büyük çoğunluğu elverişsiz koşullar altında sporlar oluşturur. Bakteri sporları, bir üreme yolu olmaktan çok, esas olarak olumsuz koşulları deneyimlemenin ve yerleşmenin bir yoludur.
Bir spor oluştuğunda, bakteri hücresinin sitoplazması küçülür ve hücrenin kendisi yoğun, kalın bir koruyucu kabukla kaplanır.
Bakteri sporları uzun süre canlı kalır ve çok uzun süre hayatta kalabilir. olumsuz koşullar(aşırı yüksek ve düşük sıcaklıklar, kurutma).
Spor uygun koşullara girdiğinde şişer. Bundan sonra koruyucu kabuk dökülür ve normal bir bakteri hücresi ortaya çıkar. Bu durumda hücre bölünmesi meydana gelir ve birkaç bakteri oluşur. Yani, sporülasyon üreme ile birleştirilir.
Bakterilerin önemi
Bakterilerin doğadaki madde döngüsündeki rolü çok büyüktür. Her şeyden önce, bu çürüme bakterilerini (saprofitleri) ifade eder. Arandılar doğanın emirleri. Bitki ve hayvan kalıntılarını ayrıştıran bakteriler, karmaşık organik maddeleri basit inorganik maddelere dönüştürür ( karbon dioksit, su, amonyak, hidrojen sülfür).
Bakteriler toprağı azotla zenginleştirerek verimliliği artırır. Nitrifikasyon bakterilerinde, amonyaktan nitritlerin ve nitritlerden nitratların oluştuğu reaksiyonlar meydana gelir. Nodül bakterileri, azotlu bileşikler sentezleyerek atmosferik azotu özümseyebilir. Nodüller oluşturarak bitkilerin köklerinde yaşarlar. Bu bakteriler sayesinde bitkiler ihtiyaç duydukları azotlu bileşikleri alırlar. Baklagil bitkileri esas olarak nodül bakterileri ile simbiyoza girer. Öldükten sonra toprak azotla zenginleştirilir. Bu genellikle tarımda kullanılır.
Ruminantların midesinde bakteriler selülozu parçalayarak daha verimli sindirimi destekler.
Bakterilerin gıda endüstrisindeki olumlu rolü büyüktür. Birçok bakteri türü, laktik asit ürünleri, tereyağı ve peynir, salamura sebzeleri ve ayrıca şarap yapımında kullanılır.
Kimya endüstrisinde bakteriler alkol, aseton ve asetik asit üretiminde kullanılmaktadır.
Tıpta bakteri yardımıyla bir takım antibiyotikler, enzimler, hormonlar ve vitaminler elde edilir.
Ancak bakteriler de zararlı olabilir. Sadece yiyecekleri bozmakla kalmaz, salgıları da onları zehirli yapar.
Prokaryotik organizmaların hücresi, karmaşık, kesinlikle düzenli bir yapıya sahiptir ve ultra'nın temel özelliklerine sahiptir. yapısal organizasyon ve kimyasal bileşim.
Bir bakteri hücresinin yapısal bileşenleri, temel ve geçici olarak ayrılır (Şekil 2). Ana yapılar şunlardır: hücre duvarı, türevleri ile sitoplazmik zar, ribozomlu ve çeşitli inklüzyonlu sitoplazma, nükleoid; geçici - kapsül, mukoza zarı, flagella, villus, endosporlar, sadece üzerinde oluşur belirli aşamalar bakterilerin yaşam döngüsü, bazı türlerde tamamen yoktur.
Prokaryotik bir hücrede sitoplazmik zarın dışında bulunan yapılara yüzeysel (hücre duvarı, kapsül, kamçı, villus) denir.
"Zarf" terimi şu anda bakteri hücre duvarına ve kapsülüne veya sadece hücre duvarına atıfta bulunmak için kullanılmaktadır, sitoplazmik membran zarfın bir parçası değildir ve protoplasta atıfta bulunur.
Hücre duvarı, sitoplazmik zar ile kapsül arasında bulunan bir bakteri hücresinin önemli bir yapısal elemanıdır; kapsüler olmayan bakterilerde bu, hücrenin dış kabuğudur. Mikoplazmalar ve L-form bakterileri hariç tüm prokaryotlar için zorunludur. Bir dizi işlevi yerine getirir: bakterileri ozmotik şoktan ve diğer zararlı faktörlerden korur, şekillerini belirler, metabolizmaya katılır; birçok patojenik bakteri türünde toksiktir, yüzey antijenleri içerir ve ayrıca yüzeydeki fajlar için spesifik reseptörler taşır. Bakteri hücre duvarı, ekzotoksinlerin ve diğer bakteriyel ekzoproteinlerin taşınmasında rol oynayan gözeneklere sahiptir. Hücre duvarının kalınlığı 10-100 nm'dir ve hücrenin kuru maddesinin %5 ila %50'sini oluşturur.
Bakteri hücre duvarının ana bileşeni, bir ağ yapısına sahip olan ve bakteri hücresinin sert (sert) bir dış çerçevesini oluşturan destekleyici bir polimer olan peptidoglikan veya mureindir (lat. murus - duvar). Peptidoglikan, 1,4-glikosidik bağlarla bağlanan alternatif N-asetil-M-glukozamin ve N-asetilmuramik asit kalıntılarından, N-asetilmuramik asit moleküllerine bağlı özdeş tetrapeptid yan zincirlerinden ve kısa enine peptid zincirlerinden oluşan bir ana zincire (omurga) sahiptir. • polisakkarit zincirlerini birbirine bağlayan köprüler. Peptidoglikan alt birimlerini birbirine bağlayan iki tip bağ (glikosidik ve peptit), bu heteropolimere moleküler bir ağ yapısı verir. Peptidoglikan tabakasının omurgası tüm bakteri türlerinde aynıdır; tetrapeptid protein zincirleri ve peptit (enine) zincirleri farklı türlerde farklıdır.
Tentür özelliklerine göre, tüm bakteriler iki gruba ayrılır: gram-pozitif ve gram-negatif. 1884'te X. Gram, bakterileri ayırt etmek için kullanılan bir boyama yöntemi önerdi. Yöntemin özü, gram-pozitif bakterilerin centiyana menekşe ve iyot kompleksini sıkıca sabitlemesi, etanol ile renk bozulmasına uğramaması ve bu nedenle mor renkli kalan ek fuksin boyasını algılamamasıdır. Gram negatif bakterilerde, bu kompleks hücreden etanol ile kolayca yıkanır ve ilave fuksin uygulaması üzerine kırmızıya döner. Bazı bakterilerde, sadece aktif büyüme aşamasında pozitif bir Gram boyaması gözlenir. Prokaryotların Gram yöntemine göre boyanma veya etanol ile renginin giderilmesi, hücre duvarlarının kimyasal bileşiminin ve üst yapısının özellikleri ile belirlenir. Peptidoglikan gram-pozitif bakterilerde hücre duvarının ana bileşenidir ve gram-negatif bakterilerde %50 ile %90 arasında değişir - %1-10. Gram-negatif bakterilerin peptidoglikanının yapısal mikrofibrilleri daha az sıkı bir şekilde çapraz bağlanır; bu nedenle, peptidoglikan tabakalarındaki gözenekler, Gram-pozitif bakterilerin moleküler çerçevesinden çok daha geniştir. Peptidoglikanın bu yapısal organizasyonu ile, gram-negatif bakterilerdeki centiyana menekşesi ve iyotun menekşe kompleksi daha hızlı yıkanacaktır.
Gram pozitif bakterilerin hücre duvarı sitoplazmik membrana sıkıca yapışır, masiftir, kalınlığı 20-100 nm aralığındadır. Teikoik asitlerin varlığı ile karakterize edilir, bunlar peptidoglikan ile ilişkilidir ve kalıntıları fosfodiester bağları ile bağlanan bir triatomik alkol - gliserol veya bir pentaatomik alkol - ribitol polimerleridir. Teikoik asitler magnezyum iyonlarını bağlar ve hücre içine taşınmalarına katılır. Gram pozitif prokaryotların hücre duvarında az miktarda polisakaritler, proteinler ve lipitler de bulundu.
Pirinç. 2. Prokaryotik bir hücrenin yapısının şeması:
1 - kapsül; 2 - hücre duvarı; 3 - sitoplazmik zar; 4 - nükleoid; 5 - sitoplazma; 6 - kromatoforlar; 7 - tilakoidler; 8 - mezozom; 9 - ribozomlar; 10 - kamçı; 11 - bazal gövde; 12 - içme; 13 - kükürt eklenmesi; 14 - yağ damlası; 15 - polifosfat granülleri; 16 - plazmit
Gram negatif bakterilerin hücre duvarı çok katmanlıdır, kalınlığı 14-17 nm'dir. İç katman, hücreyi çevreleyen ince (2 nm) sürekli bir ağ oluşturan peptidoglikandır. Peptidoglikan sadece mezodiaminopimelik asit içerir ve lizin içermez. Hücre duvarının dış tabakası - dış zar - fosfolipitler, lipopolisakarit, lipoprotein ve proteinlerden oluşur. Dış zar, baz proteinleri (matris) içerir, bunlar peptidoglikan tabakası ile sıkı bir şekilde ilişkilidir. İşlevlerinden biri, zarda 600, bazen 900'e kadar kütleye sahip moleküllerin yayıldığı hidrofilik gözeneklerin oluşmasıdır.Matriks proteinleri, ayrıca bazı fajlar için reseptör rolü oynar. Gram negatif bakterilerin hücre duvarlarının lipopolisakkariti (LPS), lipid A ve bir polisakkaritten oluşur. Hayvanlar için toksik olan LPS'ye endotoksin denir. Gram negatif bakterilerde teikoik asit bulunmaz.
Gram negatif bakterilerin hücre duvarının yapısal bileşenleri sitoplazmik zardan ayrılır ve periplazma veya periplazmik boşluk adı verilen bir boşlukla ayrılır.
Protoplastlar ve sferoplastlar. Protoplastlar, genellikle gram pozitif bakterilerde oluşan, hücre duvarından tamamen yoksun prokaryot formlarıdır. Sferoplastlar, kısmen tahrip olmuş hücre duvarına sahip bakterilerdir. Dış zarın elemanlarını tutarlar. Gram negatif bakterilerde ve çok daha az sıklıkla gram pozitif bakterilerde görülürler. Peptidoglikan tabakasının lizozim gibi litik enzimler tarafından tahrip edilmesi veya uygun bir ozmotik basınca sahip bir ortamda antibiyotik penisilin ve diğerleri tarafından peptidoglikan biyosentezinin bloke edilmesi sonucu oluşurlar.
Protoplastlar ve sferoplastlar küresel veya yarı küreseldir ve orijinal hücrelerden 3-10 kat daha büyüktür. Normal koşullar altında ozmotik lizis meydana gelir ve ölürler. Artan ozmotik basınç koşulları altında, bir süre hayatta kalabilir, büyüyebilir ve hatta bölünebilirler. Peptidoglikanı yok eden faktör ortadan kaldırıldığında, protoplastlar genellikle ölür, ancak L-formlarına dönüşebilir; sferoplastlar kolayca orijinal bakteriye geri döner, bazen L-formlarına dönüşür veya ölür.
L-Bakteri formları. Bunlar, hücre duvarı peptidoglikanını sentezleme yeteneğini kısmen veya tamamen kaybetmiş bakterilerin fenotipik modifikasyonları veya mutantlarıdır. Bu nedenle L-formları, hücre duvarında kusurlu olan bakterilerdir. 1935'te İngiltere'deki Lister Enstitüsü'nde izole edilmeleri ve tanımlanmaları nedeniyle isimlerini aldılar. L-dönüştürücü ajanlara maruz kaldıklarında oluşurlar - antibiyotikler (penisilin, polimiksin, basitrasin, venkomisin, streptomisin), amino asitler ( glisin, metionin, lösin, vb.), enzim lizozim, ultraviyole ve x-ışınları. Protoplastların ve sferoplastların aksine, L-formları nispeten yüksek bir canlılığa sahiptir ve belirgin yeteneküremek için. Morfolojik ve kültürel özellikler açısından, hücre duvarının kaybı ve metabolik aktivitedeki değişiklikler nedeniyle orijinal bakterilerden keskin bir şekilde farklıdırlar.
Bakterilerin L formları polimorfiktir. 0,2-1 mikron boyutunda temel gövdeler (minimal üreme elemanları), toplar - 1-5, büyük gövdeler - 5-50, dişler - 4 mikrona kadar ve daha fazlası vardır. L-form hücreler, iyi gelişmiş bir intrasitoplazmik zar sistemine ve miyelin benzeri yapılara sahiptir. Hücre duvarındaki bir kusur nedeniyle ozmotik olarak kararsızdırlar ve yalnızca yüksek ozmotik basınca sahip özel ortamlarda yetiştirilebilirler; bakteri filtrelerinden geçerler.
Stabil ve kararsız L-formları vardır. Birincisi, onları protoplastlara yaklaştıran sert bir hücre duvarından tamamen yoksundur; çok nadiren orijinal bakteri formlarına geri dönerler. İkincisi, sferoplastlarla benzerlik gösterdikleri hücre duvarı elemanlarına sahip olabilir; oluşumuna neden olan faktörün yokluğunda orijinal hücrelere dönerler.
L-formlarının oluşum sürecine L-dönüşüm veya L-indüksiyon denir. Patojenler (bruselloz, tüberküloz, listeria vb. etken maddeleri) dahil olmak üzere hemen hemen tüm bakteri türleri L-dönüşüm yeteneğine sahiptir.
L-şekilleri ekli büyük önem kronik tekrarlayan enfeksiyonların gelişiminde, patojenlerin taşınmasında, vücutta uzun süreli kalıcılıklarında. L-form bakterilerinin elementer cisimlerinin transplasental istilası kanıtlanmıştır.
L-form bakterilerinin neden olduğu bulaşıcı süreç, atipiklik, seyir süresi, hastalığın şiddeti ile karakterizedir ve kemoterapiye yanıt vermek zordur.
Kapsül, bir bakterinin hücre duvarının üzerinde bulunan mukus tabakasıdır. Kapsülün maddesi çevreden açıkça ayrılmıştır. Tabakanın kalınlığına ve bakteri hücresi ile bağlantının gücüne bağlı olarak, bir ışık mikroskobunda açıkça görülebilen 0,2 μm'den daha kalın bir makrokapsül ve 0,2'den daha az kalınlığa sahip bir mikrokapsül ayırt edilir. Sadece elektron mikroskobu ile tespit edilebilen veya kimyasal ve immünolojik yöntemlerle tespit edilebilen μm. Makrokapsül (gerçek kapsül), B. anlhracis, C1 tarafından oluşturulur. perfringens, mikrokapsül - Escherichia coJi. Kapsül, bakteri hücresinin zorunlu bir yapısı değildir: kaybı bakterinin ölümüne yol açmaz. Bakterilerin kapsüler mutantları, örneğin şarbon aşısı suşu STI-1 olarak bilinir.
Kapsüllerin içeriği yüksek hidrofilik misellerden oluşurken, kimyasal bileşimleri çok çeşitlidir. Çoğu prokaryotik kapsülün ana bileşenleri homo veya heteropolisakkaritlerdir (Entsrobacteria, vb.). Bazı basil türlerinde kapsüller bir polipeptitten yapılır. Böylece, B. anthracis kapsülü bir D-glutamik asit polipeptidi (dekstrorotator izomer) içerir. Memelilerin mikobakteri tüberkülozu mikrokapsülünün bileşimi, bir trehaloz esteri ve mikolik asit (kordon faktörü) ile temsil edilen glikopeptidleri içerir.
Kapsül sentezi karmaşık bir süreçtir ve farklı prokaryotlarda kendine has özellikleri vardır; Kapsül biyopolimerlerinin sitoplazmik zarın dış yüzeyinde sentezlendiğine ve belirli belirli alanlarda hücre duvarının yüzeyine salındığına inanılmaktadır.
Hücre duvarının yüzeyinde bir polisakkarit doğasının yapısız bir tabakası şeklinde biriken mukus sentezleyen bakteriler vardır. Hücreyi çevreleyen mukus maddesi, genellikle kalınlıktaki ikincisinin çapını aşar. Saprofitik bakteri leuconostoc'ta, birçok birey için bir kapsül oluşumu gözlenir. Ortak bir kapsül içine alınmış bu tür bakteri birikimlerine zoogley adı verilir.
Kapsül, önemli bir biyolojik rol oynayan çok işlevli bir organoiddir. Bakterilerin virülansını, antijenik özgüllüğünü ve immünojenisitesini belirleyen kapsüler antijenlerin lokalizasyon bölgesidir. Patojenik bakterilerde kapsülün kaybı, örneğin şarbon basilinin akapsüler suşlarında virülanslarını keskin bir şekilde azaltır. Kapsüller, bakterilerin hayatta kalmasını sağlar, onları mekanik hasardan, kurumadan, fajlarla enfeksiyondan, toksik maddelerden ve patojenik formlarda - makroorganizmanın koruyucu kuvvetlerinin etkisinden korur: kapsüllenmiş hücreler zayıf fagosite edilir. Patojenik olanlar da dahil olmak üzere bazı bakteri türlerinde, substrata hücre bağlanmasını teşvik eder.
Veteriner mikrobiyolojisinde, kapsül tespiti, bir ayırıcı olarak kullanılır. morfolojik özellikşarbon testinde patojen.
Kapsülleri boyamak için kullanılır. özel yöntemler- Romanovsky - Giemsa, Cinler - Burri, Olt, Mikhin, vb.
Mikrokapsül ve mukoza tabakası serolojik testler (RA) ile belirlenir, kapsülün antijenik bileşenleri immünofloresan yöntem (IF) ve RDD kullanılarak tanımlanır.
Flagella, protein yapısının ince, uzun, filamentli yapıları ile temsil edilen bakteri hareketinin organelleridir. Uzunlukları bakteri hücresini birkaç kez aşar ve 10-20 µm'dir ve bazı spirallerde 80-90 µm'ye ulaşır. Flagellum filamenti (fibril), 12-20 nm çapında tam bir spiral silindirdir. Vibrios ve Proteus'ta filaman 35 nm kalınlığında bir kılıfla çevrilidir.
Kamçı üç bölümden oluşur: spiral filament, kanca ve bazal gövde. Kanca, bazal gövde ile kamçının sert filamenti arasında esnek bir bağlantı bağlantısı görevi gören kavisli bir protein silindiridir. Bazal gövde, merkezi bir çubuk (eksen) ve halkalardan oluşan karmaşık bir yapıdır.
Pirinç. 3. Kamçılı:
a - monotrik; b - amfitriçler; c - lofotrik; g - peritrik
Flagella, bir bakteri hücresinin hayati yapıları değildir: hücre gelişiminin bir fazında mevcutken diğerinde bulunmayan bakterilerin faz varyasyonları vardır. Bu nedenle, eski kültürlerdeki tetanoz etkeninde, flagella içermeyen hücreler baskındır.
Flagella sayısı (I'den 50'ye veya daha fazla) ve bunların farklı türlerdeki bakterilerdeki lokalizasyon yerleri aynı değildir, ancak bir tür için stabildir. Buna bağlı olarak, aşağıdaki kamçılı bakteri grupları ayırt edilir: bir polar kamçılı moiotrik bakteri; amfitrik - iki kutup kamçılı veya her iki ucunda bir kamçı demeti olan bakteri; lofotrik - hücrenin bir ucunda bir demet kamçı bulunan bakteriler; peritrik - hücrenin yanlarında veya tüm yüzeyinde bulunan birçok kamçılı bakteri (Şekil 3). Flagella içermeyen bakterilere atrichia denir.
Hareket organları olan flagella, yüzen çubuk şeklindeki ve kıvrımlı bakteri formlarının tipik bir örneğidir ve sadece koklarda izole vakalarda bulunur. Sıvı bir ortamda verimli hareket ve katı alt tabakaların yüzeyinde daha yavaş hareket sağlarlar. Monotrich ve lofotrich'lerin hareket hızı 50 μm/s'ye ulaşır, amfitrikler ve peritrichler daha yavaş hareket eder ve genellikle 1 s'de hücrelerinin boyutuna eşit bir mesafeyi kaplar.
Bakteriler rastgele hareket ederler, ancak yönlendirilmiş hareket biçimlerine sahiptirler - dış uyaranlarla belirlenen taksiler. yanıt vermek Çeşitli faktörlerçevre, bakteri Kısa bir zaman optimal habitat alanında lokalize. Taksiler pozitif veya negatif olabilir. Ayırt etmek gelenekseldir: kemotaksi, aerotaksi, fototaksi, manyotaksi. Kemotaksi, konsantrasyondaki bir farktan kaynaklanır kimyasal maddeler ortamda, aerotaksis - oksijen, fototaksis - aydınlatmanın yoğunluğu, manyetotaksis, mikroorganizmaların kendilerini manyetik bir alanda yönlendirme yeteneği ile belirlenir.
Bakterilerin hareketli flagellar formlarının tanımlanması, bulaşıcı hastalıkların laboratuvar tanısında tanımlanması için önemlidir.
Pili (fimbria, villi), bakteri hücresinin yüzeyinden uzanan, 3-25 nm kalınlığında ve 12 µm uzunluğa kadar düz, ince, içi boş protein silindirleridir. Sitoplazmik zardan kaynaklanan spesifik bir protein - pilin tarafından oluşturulurlar, hareketli ve hareketsiz bakteri formlarında bulunurlar ve sadece elektron mikroskobunda görülebilirler (Şekil 4). Hücre yüzeyinde 1-2, 50-400 veya daha fazla pili ile birkaç bin arasında olabilir.
Pirinç. 4. içti
İki sınıf pili vardır: cinsel (sekspili) ve pili genel tip daha yaygın olarak fimbria olarak adlandırılır. Aynı bakteri pili olabilir farklı doğa. Seks pili, konjugasyon sürecinde bakterilerin yüzeyinde ortaya çıkar ve bir vericiden bir alıcıya genetik materyalin (DNA) transferinin gerçekleştiği organeller olarak hareket eder.
Genel tip pili peritrikal olarak bulunur ( koli) veya kutuplarda (pseudomonas); bir bakteri yüzlercesini içerebilir. Bakterilerin aglomeralara yapışmasında, mikropların hücreler de dahil olmak üzere çeşitli substratlara bağlanmasında (yapışkan işlev), metabolitlerin taşınmasında yer alırlar ve ayrıca sıvı ortamın yüzeyinde film oluşumuna katkıda bulunurlar; eritrositlerin aglütinasyonuna neden olur.
Sitoplazmik membran ve türevleri. Sitoplazmik zar (plazmolemma), sitoplazmayı hücre duvarından ayıran bakteri hücrelerinin yarı geçirgen bir lipoprotein yapısıdır. Hücrenin zorunlu çok işlevli bir bileşenidir ve kuru kütlesinin %8-15'ini oluşturur. Sitoplazmik zarın tahrip edilmesi, bakteri hücresinin ölümüne yol açar. Elektron mikroskobundaki ultra ince kesitlerde, üç katmanlı yapısı ortaya çıkar - her biri 2-3 nm kalınlığında iki sınırlayıcı ozmiofilik katman ve 4-5 nm kalınlığında bir ozmiofobik merkezi katman.
Sitoplazmik membran kimyasal olarak %50-75 protein ve %15-50 lipidlerden oluşan bir protein-lipit kompleksidir. Membran lipitlerinin ana kısmı (% 70-90) fosfolipitlerle temsil edilir. İki monomoleküler protein katmanından oluşur, bunların arasında iki sıra doğru yönlendirilmiş lipid molekülünden oluşan bir lipid katmanı bulunur.
Sitoplazmik zar, hücrenin ozmotik bir bariyeri görevi görür, besinlerin hücreye akışını ve metabolik ürünlerin dışarıya salınmasını kontrol eder, organik ve inorganik molekülleri aktif olarak seçici olarak transfer eden substrata özgü permeaz enzimleri içerir.
Sitoplazmik membran enzimleri, membran lipidlerinin, hücre duvarı bileşenlerinin, kapsüllerin ve ekzoenzimlerin sentezindeki son adımları katalize eder; zar, oksidatif fosforilasyon enzimlerini ve enerji sentezinden sorumlu elektron taşıma enzimlerini içerir.
Hücre büyümesi sürecinde, sitoplazmik zar, intrasitoplazmik zar yapıları oluşturan çok sayıda invajinat oluşturur. Membranın lokal invajinatlarına mezozom denir. Bu yapılar Gram-pozitif bakterilerde iyi, Gram-negatif bakterilerde daha kötü ve Rickettsia ve Mycoplasmas'ta zayıf olarak ifade edilir.
Mezozomlar ve bakteri kromozomu arasında bir bağlantı kurulmuştur; bu tür yapılara nükleoidomesh denir. Nükleoid entegre mezozomlar, karyokinez ve sitokinezde yer alır mikrobiyal hücreler, DNA replikasyonunun sona ermesinden sonra genomun dağılımını ve ardından kızı kromozomların ayrılmasını sağlamak. Mezozomlar, sitoplazmik zar gibi, bakteriyel solunum aktivitesinin merkezleridir; bu nedenle bazen mitokondri analogları olarak adlandırılırlar. Bununla birlikte, mezozomların önemi henüz nihai olarak açıklığa kavuşturulmamıştır. Membranların çalışma yüzeyini arttırırlar, belki de sadece yapısal bir işlevi yerine getirirler, bakteri hücresini nispeten ayrı bölmelere bölerler, bu da enzimatik işlemlerin gerçekleşmesi için daha uygun koşullar yaratır. Patojenik bakterilerde ekzotoksinlerin protein moleküllerinin taşınmasını sağlarlar.
Sitoplazma, sitoplazmik zar tarafından sınırlanan bir bakteri hücresinin içeriğidir. Çözünür RNA bileşenleri, substrat maddeleri, enzimler, metabolik ürünler ve yapısal elemanlar- ribozomlar, intrasitoplazmik membranlar, kapanımlar ve nükleoid.
Ribozomlar protein sentezi yapan organellerdir. Hidrojen ve hidrofobik bağlarla bir kompleks halinde bağlanmış protein ve RNA'dan oluşurlar. Bakteriyel ribozomlar, 15-20 nm çapında granüllerdir, 70S'lik bir çökelme sabitine sahiptir ve iki ribonükleoprotein alt biriminden oluşur: 30S ve 50S. Bir bakteri hücresi 5.000-50.000 ribozom içerebilir; mRNA vasıtasıyla, yüksek protein sentezleme aktivitesine sahip 50-55 ribozomdan oluşan polisom kümeleri halinde birleştirilirler.
Bakterilerin sitoplazmasında çeşitli inklüzyon türleri tespit edilir. Proteinli zarlı veya zarsız katı, sıvı veya gaz halinde olabilirler ve aralıklı olarak bulunurlar. Bunların önemli bir kısmı rezerv besinler ve hücresel metabolizma ürünleridir. Yedek besinler şunları içerir: polisakaritler, lipitler, polifosfatlar, kükürt birikintileri, vb. Bir polisakarit yapısının inklüzyonlarından, bir karbon ve enerji malzemesi kaynağı olarak hizmet eden glikojen ve nişasta benzeri bir madde granüloza daha sık bulunur. Lipitler, hücrelerde yağ granülleri ve damlacıklar şeklinde birikir; bunlar, ışığı keskin bir şekilde kıran ve ışık mikroskobunda açıkça görülebilen bir zarla çevrili poli-/3-hidroksibutirik asit granüllerini içerir. Şarbon basili ve aerobik spor oluşturan saprofit bakteriler de tespit edilir. Mikobakteriler mumları yedek maddeler olarak biriktirir. Bazı coryne bakterilerinin, spirilla ve diğerlerinin hücreleri, polifosfatlardan oluşan volutin granülleri içerir. Metakromazi ile karakterize edilirler: toluidin mavisi ve metilen mavisi onları mor-kırmızıya boyar. Volutin granülleri fosfat depolarının rolünü oynar.
Bir zarla çevrili inklüzyonlar ayrıca gaz vakuolleri veya aerozomları içerir, spesifik hücre kütlesini azaltırlar ve suda yaşayan prokaryotlarda bulunurlar.
Nükleoid, prokaryotların çekirdeğidir. Tek bir bakteri kromozomu veya genofor olarak kabul edilen bir halka içinde kapalı, 1.1-1.6 nm uzunluğunda bir çift sarmallı DNA zincirinden oluşur.
Prokaryotlardaki nükleoid, hücrenin geri kalanından bir zar ile sınırlandırılmamıştır - bir nükleer zardan yoksundur.
Nükleoid yapılar RNA polimerazı, bazik proteinleri içerir ve histon içermez; kromozom sitoplazmik zar üzerinde ve gram pozitif bakterilerde - mezozomlarda sabitlenir. Bakteri kromozomu polikonservatif bir şekilde replike olur: ana DNA çift sarmalı gevşer ve her polinükleotid zincirinin şablonunda yeni bir tamamlayıcı zincir toplanır. Nükleoidin mitotik bir aparatı yoktur ve kız çekirdeklerin ayrılması, sitoplazmik zarın büyümesi ile sağlanır.
Bakteri çekirdeği farklılaşmış bir yapıdır. Hücre gelişim aşamasına bağlı olarak, nükleoid ayrık (süreksiz) olabilir ve ayrı parçalardan oluşabilir. Bunun nedeni, bir bakteri hücresinin zamanla bölünmesinin, DNA molekülünün replikasyon döngüsünün tamamlanmasından ve yavru kromozomların oluşumundan sonra gerçekleşmesidir.
Nükleoid, bir bakteri hücresinin genetik bilgisinin çoğunu içerir.
Nükleoide ek olarak, kromozom dışı genetik elementler, plazmitler, otonom replikasyon yapabilen küçük dairesel DNA molekülleri ile temsil edilen birçok bakterinin hücrelerinde bulundu.